Linux中信号量源码的分析

　　如果一个任务获取信号量失败，该任务就必须等待，直到其他任务释放信号量。本文的重点是，在Linux中，当有任务释放信号量之后，如何唤醒正在等待该信号量的任务。
　　信号量定义如下：structsemaphore｛rawspinlocktlock；unsignedintcount；structlistheadwaitlist；｝；
　　其中waitlist链表用于管理因没有成功获取信号量而处于睡眠状态的任务。
　　任务通过调用down（）函数，尝试获取信号量，如果获取信号量失败，调用down（）函数。down（）函数内部调用了downcommon函数。（事实上down（）函数有多个变种，如downinterruptible，在获取信号量失败时调用downinterruptible，downinterruptible也会调用downcommon函数。不同的down（）函数最终调用downcommon时传入不同的参数，以处理不同的获取信号量的情况）。
　　同时，整个down（）函数使用semlock保护起来。voiddown（structsemaphoresem）｛unsignedlongflags；rawspinlockirqsave（semlock，flags）；if（likely（semcount0））semcount；elsedown（sem）；rawspinunlockirqrestore（semlock，flags）；｝staticnoinlinevoidscheddown（structsemaphoresem）｛downcommon（sem，TASKUNINTERRUPTIBLE，MAXSCHEDULETIMEOUT）；｝
　　下面是重点：downcommon函数如何使任务休眠，休眠中的任务如何被唤醒并获得信号量。
　　semaphorewaiter是一个关键的数据结构，代表一个获取信号量失败，正在等待的任务。up字段标识了该任务是否是被该信号量唤醒，也就是休眠中的任务收到某种信号被唤醒之后，判断是否是被等待中的信号量唤醒的。structsemaphorewaiter｛structlistheadlist；structtaskstructtask；boolup；｝；
　　downcommon函数首先初始化了一个semaphorewaiter。task字段标识当前任务，up设置为false。staticinlineintscheddowncommon（structsemaphoresem，longstate，longtimeout）｛structsemaphorewaiterwaiter；listaddtail（waiter。list，semwaitlist）；waiter。taskcurrent；waiter。upfalse；。。。
　　然后休眠当前任务，调用scheduletimeout（）主动让出CPU。上文提到整个函数都是在semlock的临界区中，但是在自旋锁的临界区是不可以休眠的，所以这里实际上在休眠之前释放了锁，被唤醒之后再重新获得锁。
　　当任务被唤醒后，如果waiter。up是否为真，则该任务可以获得信号量。waiter。up是必须要判断的，取决于setcurrentstate（）函数传入的参数不同，任务可能处于不同的休眠状态，可能被不同的信号唤醒，而未必是被等待的信号唤醒。for（；；）｛if（signalpendingstate（state，current））gotointerrupted；if（unlikely（timeout0））gototimedout；setcurrentstate（state）；rawspinunlockirq（semlock）；timeoutscheduletimeout（timeout）；rawspinlockirq（semlock）；if（waiter。up）return0；｝timedout：listdel（waiter。list）；returnETIME；interrupted：listdel（waiter。list）；returnEINTR；｝
　　当一个任务释放信号量时，如果信号量的等待队列中存在任务，则将队列中的第一个任务的up标记为true，并唤醒，同时从等待队列中删除。
　　同时，只有在等待队列为空的情况下，才会更新semcount，确保了等待队列中的任务优先于新来的任务获得信号量，保证了严格的先进先出，不会因为新来的任务导致等待队列中的任务饥饿。voidup（structsemaphoresem）｛unsignedlongflags；rawspinlockirqsave（semlock，flags）；if（likely（listempty（semwaitlist）））semcount；elseup（sem）；rawspinunlockirqrestore（semlock，flags）；｝staticnoinlinevoidschedup（structsemaphoresem）｛structsemaphorewaiterwaiterlistfirstentry（semwaitlist，structsemaphorewaiter，list）；listdel（waiterlist）；waiteruptrue；wakeupprocess（waitertask）；｝
　　任务被唤醒之后，检测到up为true，返回0，成功获得信号量。